JP2006300241A - 一方向入出力回転伝達機構 - Google Patents

Abstract

【課題】入力回転軸から出力回転軸への回転力の伝達効率を向上させた一方向入出力回転伝達機構を提供する。
【解決手段】軸線Ａに対して直交し、第１の軸方向直交面１ｂとの間で該転がり部材２３を挟持する第２の軸方向直交面１７ｂを備えるリテーナ１７；を備え、周方向不等幅空間形成部１５が、入力回転軸１０に回転が与えられたとき軸方向直交面１ｂによって回転が与えられる転がり部材２３を介して筒状出力回転軸２０に回転を与える形状をなしており、軸受部材１、転がり部材２３、及びリテーナ１７が全て磁性体であり、軸受部材１、転がり部材２３、及びリテーナとの間で磁気回路ＭＣを構成する磁石１６を備え、この磁気回路によって生じる磁力により、転がり部材２３を第１の軸方向直交面１ｂに接触させ、かつ、第２の軸方向直交面１７ｂを転がり部材２３に接触させたことを特徴とする一方向入出力回転伝達機構。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力回転軸の回転を出力回転軸に伝達することはできるが、出力回転軸の回転を入力回転軸に伝達することはできない一方向入出力回転伝達機構に関する。

例えば、モータ駆動で入力回転軸を回転させてその回転を出力回転軸に伝達する機構において、出力回転軸に回転を与えたときはモータを回転させない、つまり入力回転軸を回転させない一方向入出力回転伝達機構について、出願人は既に特許出願している（特許文献１）。なお、本発明の一方向入出力回転伝達とは、以上の意味であり、正逆回転のうちの一方の回転の意味ではない。

この一方向入出力回転伝達機構は、その軸線方向に移動可能な入力回転軸と、この入力回転軸が挿通され、かつ入力回転軸と相対回動自在に支持された筒状出力回転軸と、入力回転軸と筒状出力回転軸を回転自在に支持する軸受部材に形成された、入力回転軸の軸線に対して直交する第１の軸方向直交面と、入力回転軸に形成した、筒状出力回転軸内側の円筒面との間に周方向で不等幅の周方向不等幅空間を形成する周方向不等幅空間形成部と、周方向不等幅空間に挿入した転がり部材と、入力回転軸と一体をなし第１の軸方向直交面との間で転がり部材を挟持する、上記軸線に対して直交する第２の軸方向直交面を備えるリテーナと、リテーナを第１の軸方向直交面側に移動付勢するばね手段とを備え、周方向不等幅空間形成部が、入力回転軸に回転が与えられたとき上記軸方向直交面によって回転が与えられる上記転がり部材を介して上記筒状出力回転軸に回転を与える形状をなすものである。

特開２００４−６９０５４号公報

しかし、特許文献１の発明は、入力回転軸とリテーナが一体的に回転する際にばね手段とリテーナの間に生じる摩擦力が、この回転力の一部を消失させる要因となっているので、入力回転軸から出力回転軸への回転力の伝達効率は良好とは言えなかった。

本発明の目的は、入力回転軸から出力回転軸への回転力の伝達効率を向上させた一方向入出力回転伝達機構を提供することにある。

本発明の一方向入出力回転伝達機構は、軸線方向の相対移動及び相対回転が可能な入力回転軸とこの入力回転軸と同軸の筒状出力回転軸；上記入力回転軸と筒状出力回転軸を支持する軸受部材に形成した、上記軸線に対して直交する第１の軸方向直交面；上記入力回転軸に一体として形成した、上記筒状出力回転軸の内周円筒面との間に周方向で不等幅の周方向不等幅空間を形成する周方向不等幅空間形成部；上記第１の軸方向直交面と対向すると共に平行をなす第２の軸方向直交面を備え、上記入力回転軸と一体的に移動するリテーナ；及び上記周方向不等幅空間に挿入され第１、第２の軸方向直交面の間に挟着された転がり部材；を備え、上記周方向不等幅空間形成部が、上記入力回転軸に回転が与えられたとき上記第１、第２の軸方向直交面によって回転が与えられる上記転がり部材を介して上記筒状出力回転軸に回転を与える形状をなしている一方向入出力回転伝達機構において、上記軸受部材、リテーナ及び転がり部材が磁性体からなり、上記第１の軸方向直交面と転がり部材の間、及び該転がり部材と上記第２の軸方向直交面との間にそれぞれ磁気吸引力を作用させる磁気回路を備えたことを特徴としている。

別の態様によれば、本発明の一方向入出力回転伝達機構は、軸線方向の相対移動及び相対回転が可能な筒状入力回転軸と、この筒状入力回転軸と同軸で、その外周面が外周円筒面をなす出力回転軸；上記筒状入力回転軸と出力回転軸を回転自在に支持する軸受部材に形成した、上記軸線に対して直交する第１の軸方向直交面；上記筒状入力回転軸の内周面に一体として形成した、上記出力回転軸の外周円筒面との間に周方向で不等幅の周方向不等幅空間を形成する周方向不等幅空間形成部；上記第１の軸方向直交面と対向すると共に平行をなす第２の軸方向直交面を備え、上記筒状入力回転軸と一体的に移動するリテーナ；及び、上記周方向不等幅空間に挿入され第１、第２の軸方向直交面の間に挟着された転がり部材；及び上記周方向不等幅空間形成部が、上記筒状入力回転軸に回転が与えられたとき上記第１、第２の軸方向直交面によって回転が与えられる上記転がり部材を介して出力回転軸に回転を与える形状をなしている一方向入出力回転伝達機構において、上記軸受部材、転がり部材、及びリテーナが磁性体からなり、上記第１の軸方向直交面と転がり部材の間、及び該転がり部材と上記第２の軸方向直交面との間にそれぞれ磁気吸引力を作用させる磁気回路を備えたことを特徴としている。

いずれの態様でも、磁気回路を構成する磁石を、第１の軸方向直交面と第２の軸方向直交面の間に位置させるのが実際的である。

いずれの態様でも、転がり部材として、例えばボールを利用できる。

転がり部材を、磁性体からなるボールと、このボールが遊嵌され、該ボールの直径より短い軸方向長さを有し、かつ軸線が入力回転軸（筒状入力回転軸）と筒状出力回転軸（出力回転軸）の各軸線に対して略平行になるように周方向不等幅空間に挿入された非磁性体からなる円筒と、からなるものとしてもよい。

転がり部材を、その軸線が入力回転軸（出力回転軸）の略径方向に延びるように周方向不等幅空間に挿入された円柱ころとすることも可能である。

いずれの態様でも、周方向不等幅空間形成部は、入力回転軸（筒状入力回転軸）の半径方向に直交する少なくとも一つの面を備えた断面非円形部からなっていてもよい。

上記断面非円形部の断面形状は、多角形とすることが可能である。

周方向不等幅空間形成部は、入力回転軸（筒状入力回転軸）の半径方向に関して対称な少なくとも一対の傾斜面を備えた非円形断面部からなっていてもよい。

周方向不等幅空間形成部は、入力回転軸（筒状入力回転軸）の軸心に対して偏心した偏心円筒面によって構成されていてもよい。

本発明によると、入力回転軸から出力回転軸への回転力の伝達効率が向上する。

図１から図４は、本発明による一方向入出力回転伝達機構の第１の実施形態を示している。この一方向入出力回転伝達機構１００は、平行に配置された一対の軸受プレート（軸受部材）１と軸受プレート（軸受部材）２を有している。軸受プレート１は金属等の磁性体（例えば、鉄材料。非着磁ステンレスは除く。）によって成形されている。図示しないモータ等の駆動手段により回転される非磁性体（例えば、ステンレス、真鋳、アルミなど）からなる入力回転軸１０は、軸受プレート１と軸受プレート２にそれぞれ形成した軸受ボス１ａと軸受ボス２ａの軸穴間に、その軸線Ａ回りに回転自在かつ軸線Ａ方向に移動自在に支持されている。この軸受ボス１ａは磁性体（例えば、鉄材料。非着磁ステンレスは除く。）からなるものであり、軸受ボス１ａの左側（図１の左側。以下、図１を基準に左右方向を規定する。）の端面１ｂは、軸線Ａに対して直交する第１の軸方向直交面を構成している。

この入力回転軸１０の中間部には、正面視で頂点部が切り落とされた正三角形状をなす非円形断面部（周方向不等幅空間形成部）としての非磁性体（例えば、ステンレス、真鋳、アルミなど）からなる三角柱状部１５が一体的に成形されている（図３では、三角柱状部１５の形状全体を示すために入力回転軸１０と分離して描いている）。三角柱状部１５の３つの平面状の側面は、入力回転軸１０の半径方向に対して直交する転がり部材接触面１５ａを構成しており、３つの転がり部材接触面１５ａは、軸線Ａを中心として周方向に等角度（１２０度）間隔に配置されている。三角柱状部１５の各頂点部には永久磁石（磁石）１６がそれぞれ固着されている。各永久磁石１６は、そのＮ極が軸受ボス１ａ側に位置し、Ｓ極が軸受ボス２ａ側に位置している。
さらに、入力回転軸１０には円形環状をなし軟磁性体からなる環状リテーナ（リテーナ）１７の貫通孔１７ａが嵌合固定されており（図３では、環状リテーナ１７の形状全体を示すために入力回転軸１０と分離して描いている）、この環状リテーナ１７の右側面は軸線Ａに対して直交する（第１の軸方向直交面１ｂと平行な）第２の軸方向直交面１７ｂとなっており、この第２の軸方向直交面１７ｂは三角柱状部１５及び永久磁石１６の左端面に固定（固着）されている。

軸受ボス１ａと軸受ボス２ａの外周面には、入力回転軸１０の外側に同軸的に位置する筒状出力回転軸２０が回転自在に嵌合されている。この筒状出力回転軸２０は、単純な筒状をしていて、その内面円筒面（軸線Ａを中心とする円筒面）２１が、第１の軸方向直交面１ｂと各転がり部材接触面１５ａと第２の軸方向直交面１７ｂとの間に、周方向で不等幅の転がり部材収納空間（周方向不等幅空間）２２を形成する。この実施形態では、周方向不等幅空間形成部（非円形断面部）が３つの転がり部材接触面１５ａを具備する三角柱状部１５であるので、転がり部材収納空間２２は３カ所形成されており、各転がり部材収納空間２２にボール（転がり部材）２３が挿入されている。ボール２３の直径は、入力回転軸１０の径方向での転がり部材収納空間２２の最大幅（図２のＬＷ参照）よりも小さい。即ちボール２３は転がり部材収納空間２２に遊挿されている。ボール２３は、高精度に加工された硬質の金属等の磁性体（例えば、鉄材料。非着磁ステンレスは除く。）からなる球体であり、ボールベアリングのボールを転用できる。

図１及び図４に示すように、３つの永久磁石１６から生じる磁力によって、永久磁石１６、軸受ボス１ａ、ボール２３、及び環状リテーナ１７の間には磁気回路ＭＣが構成されており、軸受ボス１ａとボール２３の間、及びボール２３と環状リテーナ１７の間には、互いに吸引しあう磁力が生じている。従って、各ボール２３は第１の軸方向直交面１ｂに常に接触しており、第２の軸方向直交面１７ｂは各ボール２３に常に接触しており、入力回転軸１０が軸受プレート１に対して図１の右側に移動付勢されている。

以上の簡単な構成の本入出力一方向回転伝達機構１００は、次のように動作する。動作前に重要な点は、第１の軸方向直交面１ｂに各ボール２３が密着し、第２の軸方向直交面１７ｂが各ボール２３に密着している（第１の軸方向直交面１ｂと第２の軸方向直交面１７ｂとの間にボール２３を挟む）ことである。入力回転軸１０に回転を与えると三角柱状部１５及び環状リテーナ１７が一体に回転し、第２の軸方向直交面１７ｂに摩擦接触しているボール２３に回転が与えられる。すると、ボール２３は、図２に実線で示す中立位置から入力回転軸１０の回転方向と逆方向に第２の軸方向直交面１７ｂに対し相対的に移動して（図２の仮想線参照）、転がり部材収納空間２２内の内面円筒面２１と転がり部材接触面１５ａで形成される楔状の空間内に入り込もうとし、その結果、ボール２３が内面円筒面２１に強く接触して、ボール２３と内面円筒面２１を介して筒状出力回転軸２０に回転が伝達され、筒状出力回転軸２０は入力回転軸１０と同方向に回転する。この作用は、入力回転軸１０の回転方向によらず、同様に生じるから、入力回転軸１０の正逆回転はいずれも筒状出力回転軸２０に伝達される。

これに対し、筒状出力回転軸２０に回転が与えられると、ボール２３の筒状出力回転軸２０との接触点は、（接触していたとしても）内面円筒面２１であるから、ボール２３は転がり部材収納空間２２内で単に回転し、入力回転軸１０には回転が伝達されない。つまり、入力回転軸１０が回転するときには、第２の軸方向直交面１７ｂを介してボール２３に回転が伝達されるため、該ボール２３は内面円筒面２１と１三角柱状部１５で形成される楔状の空間内に入り込もうとし、その結果、筒状出力回転軸２０に回転が伝達されるのに対し、筒状出力回転軸２０が回転するときには、内面円筒面２１を介してボール２３に回転が伝達されるため、ボール２３が内面円筒面２１と三角柱状部１５で形成される楔状の空間内に入り込もうとする力は生ぜず（あるいは極めて弱く）、従って、入力回転軸１０に回転が伝達されない。

以上説明した本実施形態によれば、磁気回路ＭＣで生じた磁力を利用して環状リテーナ１７と第１の軸方向直交面１ｂでボール２３を挟んでいるので、従来のように、入力回転軸１０の回転力を損失させる要因（従来のばね手段と環状リテーナ１７の間の摩擦力）が存在しない。従って、従来に比べて入力回転軸１０から筒状出力回転軸２０への回転力の伝達効率が向上している。

以上の構成において、仮に筒状出力回転軸２０を強い力で固定していると、入力回転軸１０が回転しても、三角柱状部１５または筒状出力回転軸２０が破損しない限り、ボール２３は転がり部材収納空間２２内で第２の軸方向直交面１７ｂ及び軸受ボス１ａの第１の軸方向直交面１ｂに対して滑りながら単に回転する。このことは、本機構１００はトルクリミッターとしても利用可能であることを示している。伝達トルクは、転がり部材収納空間２２（ボール２３）の数、内面円筒面２１と三角柱状部１５で形成される楔状の空間の楔角、磁気回路ＭＣで生じる磁力の強さ、第２の軸方向直交面１７ｂと第１の軸方向直交面１ｂの面粗さ（ボール２３との滑り抵抗）等によって設定することができる。

転がり部材収納空間２２（ボール２３）の数を変更するには、最も簡単には、入力回転軸１０の三角柱状部１５の多角形状の角数を変更すればよい。図５は、入力回転軸１０の周方向不等幅空間形成部（非円形断面部）を非磁性体（例えば、ステンレス、真鋳、アルミなど）からなる四角柱状部１８にし、四角柱状部１８を入力回転軸１０に一体的に設けた変形例である。この変形例では、四角柱状部１８の正面形状は角度が切り落とされた正方形であり、四角柱状部１８の側面に入力回転軸１０の半径方向に対して直交する４つの転がり部材接触面１８ａが形成されている。さらに、４つの角部に永久磁石１６が固着されている（Ｎ極が軸受ボス１ａ側に位置し、Ｓ極が軸受ボス２ａ側に位置している）。そして、第１の軸方向直交面１ｂと転がり部材接触面１５ａと第２の軸方向直交面１７ｂと内面円筒面２１との間に、周方向で不等幅の４つの転がり部材収納空間（周方向不等幅空間）２２を形成している。ボール２３の直径は、入力回転軸１０の径方向での転がり部材収納空間２２の最大幅（図５のＬＷ参照）よりも小さく設定されている（即ち、ボール２３は転がり部材収納空間２２に遊挿されている）。この場合も、永久磁石１６、軸受ボス１ａ、ボール２３、及び環状リテーナ１７の間で磁気回路ＭＣが構成される。
また、周方向不等幅空間形成部（非円形断面部）によって形成する転がり部材収納空間２２（ボール２３）の数は、原理的には（バランスを無視すれば）、一つでもよい。さらに、第１の実施形態及び上記変形例では、三角柱状部１５の各転がり部材接触面１５ａ及び四角柱状部１８の各転がり部材接触面１８ａが入力回転軸１０の半径方向に対して直交しているが、図６に示すように、非円形断面部（四角柱状部）四角柱状部１８が入力回転軸１０の半径方向に関して対称な少なくとも一対（図６の例では４対）の転がり部材接触傾斜面（傾斜面）１８ｂを備える構成も可能である。この場合も、ボール２３は転がり部材収納空間２２に遊挿されている。このような一対の転がり部材接触傾斜面１８ｂによれば、楔角の設定（変更）を容易に行うことができる。また、一対（各対）の転がり部材接触傾斜面１８ｂの対称性を崩せば、入力回転軸１０の正回転と逆回転とで筒状出力回転軸２０に対する伝達トルクが異なる機構を得ることも可能である。

周方向不等幅空間形成部は、偏心円筒面によっても形成することができる。図７はその変形例で、図１から図４の三角柱状部１５に代えて、入力回転軸１０の軸線Ａに対して偏心した偏心円筒面１９ａを備える非磁性体（例えば、ステンレス、真鋳、アルミなど）からなる円柱部１９を入力回転軸１０に固着しており、円柱部１９の周面に３つの永久磁石１６を固着している（Ｎ極が軸受ボス１ａ側に位置し、Ｓ極が軸受ボス２ａ側に位置している）。そして、この偏心円筒面１９ａによって図７の左右に対称に形成された転がり部材収納空間２２内にそれぞれボール２３を収納している。この場合も、ボール２３の直径は、入力回転軸１０の径方向での転がり部材収納空間２２の最大幅（図７のＬＷ参照）よりも小さく設定されている（即ち、ボール２３は転がり部材収納空間２２に遊挿されている）。この実施形態は、一対のボール２３の位置が安定している（左右の転がり部材収納空間２２の一方だけに一対のボールが移動してしまうことがない）使用態様に用いて好適である。

さらに、環状リテーナ１７の貫通孔１７ａに入力回転軸１０を相対移動可能に嵌合させて、環状リテーナ１７を永久磁石１６に吸着させてもよい。この構成の場合も環状リテーナ１７は入力回転軸１０と一体化している永久磁石１６と一体的に動くので、本入出力一方向回転伝達機構１００は、環状リテーナ１７を入力回転軸１０に固着した場合と同様に動作する。

図８から図１１は、本発明による一方向入出力回転伝達機構の第２の実施形態を示している（第１の実施形態と同じ部材には同じ符合を付して示している）。この一方向入出力回転伝達機構２００では、入力回転軸と出力回転軸との内外関係を逆にし、軸受プレート１及び軸受プレート２に出力回転軸２０Ｒをその軸線Ｂ回りに回転可能に嵌合し、出力回転軸２０Ｒの外側に同軸に位置させた非磁性体（例えば、ステンレス、真鋳、アルミなど）からなる筒状入力回転軸１０Ｒを、軸受ボス１ａ及び軸受ボス２ａに、出力回転軸２０Ｒの軸線Ｂ回りに回転可能かつ軸線Ｂ方向に移動可能に嵌合している。そして、筒状入力回転軸１０Ｒの内周面に、周方向不等幅空間形成部（非円形断面部）としての非磁性体（例えば、ステンレス、真鋳、アルミなど）からなる内方フランジ３０が一体的に形成してあり、内方フランジ３０の中央部には三角柱状空間部３１が形成してある。三角柱状空間部３１を構成する内面三面の各面は、筒状入力回転軸１０Ｒの半径方向に直交する転がり部材接触面３２となっている。さらに、三角柱状空間部３１を構成する内面三面の各面は、正面視において軸線Ｂを中心とする正三角形の各辺をなしている。

さらに、筒状入力回転軸１０Ｒの内周面の内方フランジ３０の左方（本実施形態では、図８を基準に左右方向を規定する）には、筒状入力回転軸１０Ｒの内径と同径で軟磁性体からなり、正面視で円環状をなす環状リテーナ（リテーナ）３４が嵌合固定されている（図１１では、環状リテーナ３４の形状全体を示すために筒状入力回転軸１０Ｒと分離して描いている）。環状リテーナ３４の中心部に穿設された貫通孔３４ａは出力回転軸２０Ｒに遊嵌しており、環状リテーナ３４の内方フランジ３０側の面が軸線Ｂに対して直交する（第１の軸方向直交面１ｂと平行な）第２の軸方向直交面３４ｂを構成している。第２の軸方向直交面３４ｂと第１の軸方向直交面１ｂ（軸線Ｂに対して直交している）の間において、出力回転軸２０Ｒの外周面である外面円筒面（軸線Ｂを中心とする円筒面）２１Ｒは、各転がり部材接触面３２との間に３つの転がり部材収納空間２２（周方向で不等幅の周方向不等幅空間）を形成する。

第２の軸方向直交面３４ｂには３つの永久磁石１６が固着されている。図９に示すように、各永久磁石１６は、正面視において軸線Ｂを中心とする周方向に等角度間隔（１２０°間隔）で固着されている。この永久磁石１６も第１の実施形態及び上記変形例と同様に、Ｎ極が軸受ボス１ａ側に位置し、Ｓ極が軸受ボス２ａ側に位置している。各転がり部材収納空間２２には、永久磁石１６を避けるようにして、それぞれボール２３が収納されている。この場合、図１０に示すように、出力回転軸２０Ｒの外面円筒面２１Ｒと２つの転がり部材接触面３２とに内接する内接円Ｃ１の直径をＬＷとすると、ボール２３の直径はＬＷより小さく設定されている（即ち、ボール２３は３つの転がり部材収納空間２２に遊挿されている）。

そして、３つの永久磁石１６から生じる磁力によって、永久磁石１６、軸受ボス１ａ、ボール２３、及び環状リテーナ３４の間には磁気回路ＭＣが構成されており、軸受ボス１ａとボール２３の間、及びボール２３と環状リテーナ３４の間には、互いに吸引しあう磁力が生じている。従って、各ボール２３は第１の軸方向直交面１ｂに常に接触しており、第２の軸方向直交面３４ｂは各ボール２３に常に接触しており、筒状入力回転軸１０Ｒが軸受プレート１に対して図８の右側に移動付勢されている。

この実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用を得ることができる。すなわち、筒状入力回転軸１０Ｒが回転すると、第２の軸方向直交面３４ｂを介してボール２３が回転し、内方フランジ３０（三角柱状空間部３１、転がり部材接触面３２）と出力回転軸２０Ｒの外面円筒面２１Ｒとで形成される楔状の空間に入り込もうとし、その結果、出力回転軸２０Ｒに回転が伝達される。一方、出力回転軸２０Ｒに回転が与えられても、ボール２３には、外面円筒面２１Ｒを介して回転が与えられるだけであり、筒状入力回転軸１０Ｒには回転が伝達されない。

以上説明した本実施形態においても、磁気回路ＭＣで生じた磁力を利用して環状リテーナ３４の第２の軸方向直交面３４ｂと第１の軸方向直交面１ｂとでボール２３を挟んでいるので、従来のように、入力回転軸１０の回転力を損失させる要因（ばね手段と環状リテーナ３４の間の摩擦力）が存在しない。従って、従来に比べて筒状入力回転軸１０Ｒから出力回転軸２０Ｒへの回転力の伝達効率が向上している。

図１２は、筒状入力回転軸１０Ｒの内方フランジ３０の中央部に四角柱状空間部３６を形成した変形例である。内面四面の各面は、出力回転軸２０Ｒの半径方向に直交する転がり部材接触面３７となっている。さらに、転がり部材接触面３７の内面四面の各面は、正面視において軸線Ｂを中心とする正方形の各面をなしている。この場合は、図１３に示すように、出力回転軸２０Ｒの外面円筒面２１Ｒと隣り合う２つの転がり部材接触面３７とに内接する内接円Ｃ２の直径をＬＷとすると、ボール２３の直径はＬＷより小さく設定されている（即ち、ボール２３は４つの転がり部材収納空間２２に遊挿されている）。この変形例は、図８から図１１に示す第２の実施形態に比べて、転がり部材接触面３７と出力回転軸２０Ｒの外面円筒面２１Ｒとで形成される楔角が大きくなるので、筒状入力回転軸１０Ｒから出力回転軸２０Ｒへの伝達トルクが小さい態様に用いて好適である。もっとも、ボールを小径とすれば、楔角を小さくすることができるので、伝達トルクを大きくすることができる。なお第２の実施形態においても、周方向不等幅空間形成部として図７の偏心円筒面を同様に適用することができる。

図１４及び図１５は、図１から図４に示す第１の実施形態でのボール２３に代えて、ボール入り円筒ころ４０を用いた実施形態を示している。この一方向入出力回転伝達機構３００は、ボール２３に代えてボール入り円筒ころ４０を用いた点を除いては一方向入出力回転伝達機構１００と実質的に同一構造を有している。図１５に単体で示すように、ボール入り円筒ころ４０は、非磁性体（例えば、ステンレス、真鋳、アルミなど）からなる円筒４０ａと、この円筒４０ａに緩嵌された磁性体（例えば、鉄材料。非着磁ステンレスは除く。）からなるボール４０ｂとからなっている。ボール４０ｂは、ボール２３と同様にボールベアリングのボールを転用できる。円筒４０ａの軸方向長さはボール４０ｂの直径よりも若干短く設定されている。ボール入り円筒ころ４０は、図１４に示すように円筒４０ａの軸線が入力回転軸１０と筒状出力回転軸２０の各軸線Ａに対して略平行になるように各転がり部材収納空間２２に遊挿されている。さらに、円筒４０ａの外径は、入力回転軸１０の径方向での転がり部材収納空間２２の最大幅（図１４のＬＷ参照）よりも小さく設定されている（即ち、円筒４０ａは転がり部材収納空間２２に遊挿されている）。したがって、転がり部材接触面１５ａと内面円筒面２１には円筒４０ａの外周面が接触する。また、ボール４０ｂは、永久磁石１６、軸受ボス１ａ、ボール４０ｂ、及び環状リテーナ１７によって構成される磁気回路ＭＣの磁力によって第２の軸方向直交面１７ｂと軸受ボス１ａの第１の軸方向直交面１ｂの間に挟持されるが、ボール４０ｂの直径よりも若干短い軸方向長さを持つ円筒４０ａは第２の軸方向直交面１７ｂと第１の軸方向直交面１ｂとの間に挟持されない。この実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用を得ることができる。またこの実施形態によれば、円筒４０ａの外周面が転がり部材接触面１５ａと内面円筒面２１の各々に対して面接触するため、第１の実施形態での場合よりも大きなトルクを伝達することができる。

なお図示しないが、図５から図１３に示す各実施形態及び変形例でのボール２３に代えてボール入り円筒ころ４０を用いても同様の作用を得ることができる。
また、永久磁石１６を電磁石に代えて実施してもよい。

図１６は、図１から図４に示す第１の実施形態でのボール２３に代えて、略円柱形状の円柱ころ５０を用いた実施形態を示している。円柱ころ５０は金属等の磁性体（例えば、鉄材料。非着磁ステンレスは除く。）からなるものである。この一方向入出力回転伝達機構４００は、ボール２３に代えて円柱ころ５０を用いた点を除いては一方向入出力回転伝達機構１００と実質的に同一構造を有している。円柱ころ５０は、軸方向での各端部周縁が面取りされており、図１６に示すように該円柱ころ５０の軸線が入力回転軸１０の略径方向に延びるように各転がり部材収納空間２２に遊挿されている。したがって、円柱ころ５０は、永久磁石１６、軸受ボス１ａ、円柱ころ５０、及び環状リテーナ１７によって構成される磁気回路ＭＣで生じる磁力によって、その外周面が第２の軸方向直交面１７ｂ及び第１の軸方向直交面１ｂに当接した状態で、これら第２の軸方向直交面１７ｂと第１の軸方向直交面１ｂの間に挟持される。この実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用を得ることができる。

なお図示しないが、図５から図１３に示す各実施形態でのボール２３に代えて円柱ころ５０を用いても同様の作用を得ることができる。

本発明による一方向入出力回転伝達機構の第１の実施形態を示す縦断側面図である。 図１のII‐II線に沿う横断正面図である。 図１の機構の一部を断面として示す分解斜視図である。 磁気回路を説明するための縦断側面図である。 他の形状例である周方向不等幅空間形成部（非円形断面部）を具備する一方向入出力回転伝達機構の図２と同様の横断正面図である。 同非円形断面部のさらに別の形状例を示す横断正面図である。 同周方向不等幅空間形成部のさらに別の形状例を示す横断正面図である。 本発明による一方向入出力回転伝達機構の第２の実施形態を示す縦断側面図である。 図８のIX‐IX線に沿う横断正面図である。 ボールの直径を説明するための図である。 図８の機構の一部を断面として示す分解斜視図である。 周方向不等幅空間形成部（非円形断面部）の変形例を具備する一方向入出力回転伝達機構の図９と同様の横断正面図である。 ボールの直径を説明するための図である。 第１の実施形態においてボールに代えてボール入り円筒ころを用いた実施形態を示す図９と同様の横断正面図である。 図１４に示すボール入り円筒ころを単体で示す斜視図である。 第１の実施形態においてボールに代えて円柱ころを用いた実施形態を示す横断正面図である。

符号の説明

Ａ Ｂ Ｃ 軸線
ＭＣ 磁気回路
１ 軸受プレート（軸受部材）
１ａ 軸受ボス
１ｂ 第１の軸方向直交面
２ 軸受プレート
２ａ 軸受ボス
１０ 入力回転軸
１０Ｒ 筒状入力回転軸
１５ 三角柱状部（周方向不等幅空間形成部）（断面非円形部）
１５ａ 転がり部材接触面
１６ 永久磁石（磁石）
１７ 環状リテーナ（リテーナ）
１７ａ 貫通孔
１７ｂ 第２の軸方向直交面
１８ 四角柱状部（周方向不等幅空間形成部）（断面非円形部）
１８ａ 転がり部材接触面
１８ｂ 転がり部材接触傾斜面（傾斜面）
１９ 円柱部
１９ａ 偏心円筒面
２０ 筒状出力回転軸
２０Ｒ 出力回転軸
２１ 内面円筒面（内周円筒面）
２１Ｒ 外面円筒面（外周円筒面）
２２ 転がり部材収納空間（周方向不等幅空間）
２３ ボール（転がり部材）
３０ 内方フランジ（周方向不等幅空間形成部）（断面非円形部）
３１ 三角柱状空間部
３２ 転がり部材接触面
３４ 環状リテーナ（リテーナ）
３４ａ 貫通孔
３４ｂ 第２の軸方向直交面
３６ 四角柱状空間部
３７ 転がり部材接触面
４０ ボール入り円筒ころ（転がり部材）
４０ａ 円筒
４０ｂ ボール
５０ 円柱ころ（転がり部材）
１００ ２００ ３００ ４００ 一方向入出力回転伝達機構

Claims (17)

1. 軸線方向の相対移動及び相対回転が可能な入力回転軸とこの入力回転軸と同軸の筒状出力回転軸；
   上記入力回転軸と筒状出力回転軸を支持する軸受部材に形成した、上記軸線に対して直交する第１の軸方向直交面；
   上記入力回転軸に一体として形成した、上記筒状出力回転軸の内周円筒面との間に周方向で不等幅の周方向不等幅空間を形成する周方向不等幅空間形成部；
   上記第１の軸方向直交面と対向すると共に平行をなす第２の軸方向直交面を備え、上記入力回転軸と一体的に移動するリテーナ；及び
   上記周方向不等幅空間に挿入され第１、第２の軸方向直交面の間に挟着された転がり部材；を備え、
   上記周方向不等幅空間形成部が、上記入力回転軸に回転が与えられたとき上記第１、第２の軸方向直交面によって回転が与えられる上記転がり部材を介して上記筒状出力回転軸に回転を与える形状をなしている一方向入出力回転伝達機構において、
   上記軸受部材、リテーナ及び転がり部材が磁性体からなり、
   上記第１の軸方向直交面と転がり部材の間、及び該転がり部材と上記第２の軸方向直交面との間にそれぞれ磁気吸引力を作用させる磁気回路を備えたことを特徴とする一方向入出力回転伝達機構。
2. 請求項１記載の一方向入出力回転伝達機構において、転がり部材は、
   磁性体からなるボールと、
   このボールが遊嵌され、該ボールの直径より短い軸方向長さを有し、かつ軸線が入力回転軸と筒状出力回転軸の各軸線に対して略平行になるように周方向不等幅空間に挿入された非磁性体からなる円筒と、
   からなる一方向入出力回転伝達機構。
3. 請求項１記載の一方向入出力回転伝達機構において、転がり部材は、その軸線が入力回転軸の略径方向に延びるように周方向不等幅空間に挿入された円柱ころである一方向入出力回転伝達機構。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、周方向不等幅空間形成部は、入力回転軸の半径方向に直交する少なくとも一つの面を備えた断面非円形部からなっている一方向入出力回転伝達機構。
5. 請求項４記載の一方向入出力回転伝達機構において、上記断面非円形部の断面形状は、多角形である一方向入出力回転伝達機構。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、周方向不等幅空間形成部は、入力回転軸の半径方向に関して対称な少なくとも一対の傾斜面を備えた非円形断面部からなっている一方向入出力回転伝達機構。
7. 請求項１から６のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、周方向不等幅空間形成部は、入力回転軸の軸線に対して偏心した偏心円筒面によって形成されている一方向入出力回転伝達機構。
8. 軸線方向の相対移動及び相対回転が可能な筒状入力回転軸と、この筒状入力回転軸と同軸で、その外周面が外周円筒面をなす出力回転軸；
   上記筒状入力回転軸と出力回転軸を回転自在に支持する軸受部材に形成した、上記軸線に対して直交する第１の軸方向直交面；
   上記筒状入力回転軸の内周面に一体として形成した、上記出力回転軸の外周円筒面との間に周方向で不等幅の周方向不等幅空間を形成する周方向不等幅空間形成部；
   上記第１の軸方向直交面と対向すると共に平行をなす第２の軸方向直交面を備え、上記筒状入力回転軸と一体的に移動するリテーナ；
   上記周方向不等幅空間に挿入され第１、第２の軸方向直交面の間に挟着された転がり部材；及び
   上記周方向不等幅空間形成部が、上記筒状入力回転軸に回転が与えられたとき上記第１、第２の軸方向直交面によって回転が与えられる上記転がり部材を介して出力回転軸に回転を与える形状をなしている一方向入出力回転伝達機構において、
   上記軸受部材、転がり部材、及びリテーナが磁性体からなり、
   上記第１の軸方向直交面と転がり部材の間、及び該転がり部材と上記第２の軸方向直交面との間にそれぞれ磁気吸引力を作用させる磁気回路を備えたことを特徴とする一方向入出力回転伝達機構。
9. 請求項１から８のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、
   上記磁気回路は、第１の軸方向直交面と第２の軸方向直交面の間に位置する磁石によって構成されている一方向入出力回転伝達機構。
10. 請求項１及び４から９のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、転がり部材はボールである一方向入出力回転伝達機構。
11. 請求項８または９記載の一方向入出力回転伝達機構において、転がり部材は、
    磁性体からなるボールと、
    このボールが遊嵌され、該ボールの直径より短い軸方向長さを有し、かつ軸線が筒状入力回転軸と出力回転軸の各軸線に対して略平行になるように周方向不等幅空間に挿入された非磁性体からなる円筒と、
    からなる一方向入出力回転伝達機構。
12. 請求項８または９記載の一方向入出力回転伝達機構において、転がり部材は、軸線が出力回転軸の略径方向に延びるように周方向不等幅空間に挿入された円柱ころである一方向入出力回転伝達機構。
13. 請求項８から１２のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、周方向不等幅空間形成部は、筒状入力回転軸の半径方向に直交する少なくとも一つの面を備えた断面非円形部からなっている一方向入出力回転伝達機構。
14. 請求項１３記載の一方向入出力回転伝達機構において、上記断面非円形部の断面形状は、多角形である一方向入出力回転伝達機構。
15. 請求項８から１４のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、周方向不等幅空間形成部は、筒状入力回転軸の半径方向に関して対称な少なくとも一対の傾斜面を備えた非円形断面部からなっている一方向入出力回転伝達機構。
16. 請求項８から１５のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、周方向不等幅空間形成部は、筒状入力回転軸の軸線に対して偏心した偏心円筒面によって形成されている一方向入出力回転伝達機構。
17. 請求項１から１６のいずれか１項記載の一方向入出力回転伝達機構において、上記磁石が永久磁石である一方向入出力回転伝達機構。

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